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小信号分析是电子学中用于了解双极结型晶体管(BJT)放大器处理信号方式的基本方法。在有源区,双极结型晶体管在设计时会将其用于线性放大。晶体管在这些条件下的行为会受到其瞬时基极-发射极电压 V_BE、直流偏置 V_BE 的总和以及小交流信号 V_BE 的控制,从而会产生集电极电流 i_C。在这里,集电极电流具有一个直流分量和一个交流分量。

Equation 1

其中,V_T 为热电压。

当交流输入信号 V_BE 远远小于 V_T 时,可以使用小信号近似的方法来得出集电极电流中交流分量的表达式。集电极电流的交流分量是集电极直流分量与时变输入电压的乘积与热电压之比。

Equation 2

集电极电流的交流分量与输入信号之比称为跨导。双极结型晶体管的电压增益是双极结型晶体管的跨导和负载电阻的函数。

Equation 3

其中,负号用来表示输入和输出信号之间的相移为 180 度。

在双极结型晶体管的基极,小信号基极-发射极电阻 r_π 对于输入阻抗的分析来说是至关重要的,它可以由以下公式来进行确定:

Equation 4

该电阻会影响晶体管对输入信号的响应,并与直流偏置电流成反比。

通过小信号分析,便能够精确的确定具有微小输入变化的双极结型晶体管放大器的详细性能,并将其在电子电路设计中加以利用。

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Small signal AnalysisBJT AmplifierActive RegionLinear AmplificationBase emitter VoltageCollector CurrentThermal VoltageSmall Signal ApproximationTransconductanceVoltage GainBase emitter ResistanceInput Impedance

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